TUMORBIOLOGIE DES MAMMACARCINOMS UND IHRE RELEVANZ FÜR PROGNOSE UND THERAPIE. Michael Vesely

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1 TUMORBIOLOGIE DES MAMMACARCINOMS UND IHRE RELEVANZ FÜR ROGNOSE UND THERAIE Michael Vesely Jakob Erdheim Institut für athologie und klinische Mikrobiologie KAV - Krankenhaus Hietzing Histologisches Grading der Mammacarcinome nach Elston und Ellis (modifiziert nach Bloom und Richardson 1956) Kriterien unktwerte Tubuläre Differenzierung oder Acinusbildung ausgeprägt (>75%) mäßig (75-10%) gering (<10%) leomorphie der Zellkerne gering mäßig stark Mitosen/HF >2 1

2 Grading der Mammacarcinome - Auswertung unkte Malignitätsgrad 5 Jahres Überlebensrate 3-5 niedrig () 75% 6-7 mittel (G2) 53% 8-9 hoch (G3) 31% G3 p<0,0001 Regulationsmechanismen und hasen des eukaryoten Zellzyklus TGFb p15/ INK4b p16/ INK4a Cdk 4/6 p21/ Kip 1 hosphorylierung Cyclin H Cdk 7 hosphorylierung p21/ Kip 1 G2 M p18 Cyclin D p19 WAF1/ p21/cip1 Cdk 2 Cyclin A Rb +p130 p107 WAF1/ p21/cip1 Cyclin E Cdk 2 S Transaktivierungs- Faktoren(E2Fu.a.) Rb Übergang > S-hase (nicht Zellzyklus-spezifisch) 2

3 INK4a (Chr. 9p21) Cyclin D1 Regulationsmechanismen und hasen des eukaryoten Zellzyklus TGFb p15/ INK4b p16/ INK4a Cdk 4/6 p21/ Kip 1 hosphorylierung Cyclin H Cdk 7 hosphorylierung p21/ Kip 1 G2 M p18 Cyclin D p19 WAF1/ p21/cip1 Cdk 2 Cyclin A Rb +p130 p107 WAF1/ p21/cip1 Cyclin E Cdk 2 S Transaktivierungs- Faktoren(E2Fu.a.) Rb Übergang > S-hase (nicht Zellzyklus-spezifisch) 3

4 Ki67 Wachstumsfakor - Rezeptoren der Gruppe 1 (EGF-R-family) Heregulin EGF Heregulin EGF-R HER2 HER3 HER4 Heregulin Liganden: EGF-R: EGF, TGFa, HBGF, b-cellulin, Aphiregulin HER2: 0 ( orphan receptor ) HER3: Heregulin neu differentiation Factor 1&2 HER4: Heregulin neu differentiation Factor 1&2 p21 Raf MEK MA-K Signal Transduktion EGF-R KERNMEMBRAN Genaktivierung 4

5 HER2/neu Genamplifikation und Überexpression DNA mrna rotein HER2 (17q ) TRANSKRITION AAA TRANSLATION HER2 Chr. 17 FISH northern blot Immunhistochemie HER2/neu - Immunhistochemie Score 0 Score 1+ Score 2+ Score 3+ 5

6 HER2/neu Genamplifikation und Überexpression DNA mrna rotein HER2 (17q ) TRANSKRITION AAA TRANSLATION HER2 Chr. 17 FISH northern blot Immunhistochemie Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) Chr. 17 FISH - Metaphase FISH - Interphase Centromer HER2 Genlocus HER2 Gensonde CE17 Gensonde 6

7 HER2/neu - FISH FISH - Metaphase HER2 Gensonde FISH - Interphase CE17 Gensonde HER2/neu - FISH Hyperdiploidie bzw. olysomie 17 HER2 Gensonde HER2 - Genamplifikation CE17 Gensonde 7

8 Spezifische therapeutische Angriffspunkte bei Wachstumsfakor - Rezeptoren der Gruppe 1 (EGF-R-family) Monoklonale Antikörper EGF-R HER2 HER3 HER4 Tyrosinkinaseinhibitoren p21 Signaltransduktionshemmer KERNMEMBRAN Raf MEK MA-K Signal Transduktion Genaktivierung Funktion der bcl-2-familie und verwandter roteine NAME Bcl-2 Bcl-X L Bcl-W Bcl-X S Bax Bad Bak Bik Bid Bld Mcl-1 A-1 E1B-19K 1) BHRF-12 2) KSHV ORF16 3) AOTOTISCHE FUNKTION Antagonist Antagonist Antagonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist REGULATION DURCH WACHSTUMSFAKTOREN RNA ROTEIN ja nein ja ja nein nein nein ja ja nein nein nein nein 1) Adenovirus 2) EBV 3) Herpesvirus 8

9 Schema der Dimer - Formationen der Agonisten und Antagonisten der Apoptose (aktiv) Bcl-2 Bax Bcl-2 Bcl-2 (inaktiv) Apoptose Bax (aktiv) Bcl-X L Bax Bad (inaktiv) Bad Bax Bcl-X L (inaktiv?) Bcl-X L (aktiv) Bcl-X L bcl-2 9

10 Funktion des p53 - Tumorsupressor - roteins p53-aktivierung KEINE DNA-REAIR TUMORZELLE y NORMALE ZELLE DNA-SCHÄDIGUNG ZELLE MIT DEFEKTER DNA mutanttypep53 wildtypep53 KEIN STO DES ZELLZYKLUS DNA-REAIR ERFOLGREICH STO DES ZELLZYKLUS ( OD. G2-HASE) DNA-REAIR NICHT ERFOLGREICH FORTSETZUNG DES ZELLZYKLUS AOTOSE p53 10

11 p53 Externe Signalmoleküle der Apoptose und deren Rezeptoren ( death receptors ) FasL TRAIL TNF Fas TRAIL-R1 TRAIL TNF-R TRAIL-R2 TRAF-1 TRAF-2 C-IA TRADD FADD FADD? Caspase 8 Transaktivierung TNF TRAIL TRADD FADD TRAF IA Tumor Necrosis Factor TNF-related Apoptose-induzierender Ligand TNF-Rezeptor-assoziierte death domain Fas-assoziierte death domain TNF-Rezeptor-assoziierter Faktor Inhibitor of apoptosis protein aktive Caspase 8 Apoptose 11

12 Telomere und Telomerase TELOMER - FISH TELOMER - ENDSTÜCK Telomer 7p Centromer 5 3 htert 7q TELOMERASE Tankyrase TIN2 TIN2 Telomer TRF1 TRF1 TRF1 TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG (TTAGGG) n 3 AATCCCAATCCCAATCCC 5 TRF2 htert AUCCCAAUCCC htr 3 5 Immortalisierung von Zellen durch Telomerase - Aktivierung Telomer - Länge Senescence Crisis? p53 HV-E6 p16 prb p21 HV-E7 htert S S Telomerase G2 M G2 M S G2 M S G2 M 12

13 Therapeutische Strategien zur Blockierung der Telomerase - Aktivität Hohe htert-expression in den meisten Tumoren induziert eine Immunantwort in vivo (durch Aktivierung von zytotoxischen T-Zellen) otentielles Ziel von Tumor-Vaccinen Blockierung der htert durch Aktivierung von die Telomerase-Aktivität hemmenden Genen otentielles Ziel einer Gen-Therapie Blockierung der Telomerase durch monoklonale Antikörper oder komplementäre htr-antisense-rna möglich in vitro Weitere Optionen einer Immun- bzw. Gentherapie Angioneogenese FGF-b Neubildung von Gefäßen im Tumor und dessen Umgebung. Regulation durch von den Tumorzellen bzw. Stromazellen sezernierte Cytokine (VEGF, FGF, DGF, HGF, ge 2, IL-8, Integrine). CD31 Microvessel Density Rechnergestützte Messung der Menge an Gefäßen im Tumor am histologischen Schnitt nach immunhistochemischer Markierung der Endothelzellen. 13

14 Matrix - Metalloproteinasen - Familie MM-2 MM-9 Name seudonym Molekulargewicht Kollagen andere (latent/aktiv) Substrate Substrate MM-1 Kollagenase-1, Gewebs / I, II, III, VII, Aggrecan, Gelatin, MM-2, MM-9 Kollagenase VIII, X MM-2 Gelatinase, Kollagenase, Gelatinase A / I, II, III, IV, V, VII, X, XI Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-9, MM-13 MM-3 MM-7 MM-8 MM-9 MM-10 MM-11 rokollagenase, Stromelysin-1, Transin-1 Matrilysin, Matrin, UM-1 rotease, uterine MM Kollagenase-2, Neutrophilen- Kollagenase 92kD Gelatinase, Gelatinase B SL-2, Stromelysin-2, Transin-2 SL-3, Stromelysin-3, ST-3 Makrophagen Metalloelastase, HME, MME / II, III, IV, IX, X, XI Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-7, MM-8, MM / IV, X Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-1, MM-2, MM / I, II, III, V, VII, VIII, X Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin / IV, V, VII, X, XIV Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin / III, IV, V Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-1, MM / Aggrecan, Fibronectin, Gelatin MM / IV Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin MM-13 Kollagenase / I, II, III, IV Aggrecan, Gelatin MT1-MM MM-14, Membran-Typ- Metalloproteinase / I, II, III Aggrecan, Elastin, Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-2, MM-13 MT2-MM MM-15, Membran-Typ- Metalloproteinase / Fibronectin, Gelatin, Laminin, MM-2 MT3-MM MM-16, Membran-Typ / MM-2 Metalloproteinase 16 MT4-MM MM-17, Membran-Typ / Metalloproteinase 17 MM-18 Xenopus Kollagenase / MM-19 RASI / MM-20 Enamelysin / Amelogenin Multidrug Resistance - assoziierte roteine MDR-1 Resistenz-rotein MDR-1 (-gp) MDR-2 MDR-3 MR-1 MR-2 MR-3 MR-5 BCR Resistenz-Gen ABCB-1 ABCB-2 ABCB-3 ABCC-1 ABCC-2 ABCC-3 ABCC-5 ABCG-2 14

15 Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) Fakten (1) Mammacarcinom - atientinnen sterben in der Mehrzahl der Fälle mit letalem Verlauf an hämatogenen Metastasen, nicht an den lokalen Komplikationen des rimärtumors. Die das atientenschicksal bestimmenden Metastasen entstehen meist nach einem jahre- bis jahrzehntelangen, klinisch symptomlosen Intervall. Typischerweise findet sich bei der hämatogenen Spätmetastasierung kein Lokalrezidiv bzw. locoregionäres Lymphknotenrezidiv. Lokalrezidive nach brusterhaltender Operation haben keinen negativen Einfluss auf die Gesamtüberlebensrate. > Die hämatogene Streuung muss ein frühes Geschehen in der Tumorentwicklung sein! Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) Fakten (2) Cytokeratin-positive Tumorzellen bei pt1a- Tumoren in 23% im KM nachweisbar. (Langzeitüberlebensrate 95%!) Cytokeratin-positive Tumorzellen bei pt1b- Tumoren in 35% nachweisbar. Kein statistischer Zusammenhang von Mikrometastasen in Sentinel-Lymphknoten und hämatogener Metastasierung. Bei Organtransplantationen mit bestehendem Malignom des Spenders bekommen 44% aller Transplant-Empfänger dasselbe Malignom (auch bei Herz- und Nierentransplantationen). 15

16 Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) methodische robleme Auswahl der roteine (Cytokeratine, EMA, MUC-1) für Immuncytochemie bzw. Immunfluoreszenz. Kreuzreaktionen der rimärantikörper bzw. der Detektions- Systeme. Transloading-hänomen (passive Aufnahme von Epithelzell-spezifischen roteinen in Makrophagen). Mangelnde Spezifität molekularbiologischer Methoden (besonders RT-CR!). Biologische Heterogenität disseminierter Tumorzellen (unterschiedliche Gen- bzw. rotein-expressionsprofile zwischen rimärtumoren und disseminierten Tumorzellen, aber auch zwischen individuellen Tumorzellen [z.b. bei MM-Expression]). Genexpressionsprofile des Mammacarcioms The gene expression response of breast cancer to growth regulators: patterns and correlation with tumor expression profiles. Cunliffe HE, Ringner M, Bilke S et al Cancer Res, Nov